Un nou studiu sugerează că originea codului genetic ar putea fi dezvăluită prin analiza unor mici fragmente de proteine, deschizând o fereastră către primele etape ale vieții. Cercetările efectuate de Universitatea Illinois Urbana-Champaign indică faptul că răspunsul la enigma codului genetic ar putea fi ascuns în unitățile constitutive ale proteinelor. Studiul a fost publicat recent și oferă o perspectivă inedită asupra modului în care a apărut și s-a dezvoltat viața pe Pământ.
Misterele dipeptidelor
Genele, ca un manual de instrucțiuni pentru viață, stochează informațiile necesare pentru ca celulele să se construiască, să se repare și să se reproducă. Cu toate acestea, oamenii de știință încă se luptă să înțeleagă cum a apărut acest sistem complex. Noua cercetare se concentrează pe dipeptide, unități simple formate din doi aminoacizi legați printr-o legătură peptidică.
Autorul corespondent, profesorul Gustavo Caetano-Anolles, specialist în filogenomică, a declarat că investigațiile au relevat o legătură surprinzătoare între originea codului genetic și compoziția dipeptidică a proteomului, adică ansamblul de proteine dintr-un organism. Echipa de cercetare a creat anterior hărți evolutive ale domeniilor proteice și ale ARN-ului de transfer (ARNt), care transportă aminoacizii către ribozomi în timpul producției de proteine. Analiza dipeptidelor a arătat că modelele evolutive ale domeniilor proteice, ale ARNt-ului și ale dipeptidelor sunt strâns corelate, sugerând o istorie comună.
O cronologie evolutivă
Viața pe Pământ a început acum aproximativ 3,8 miliarde de ani, dar codul genetic a apărut, probabil, cu circa 800 de milioane de ani mai târziu. Oamenii de știință încă dezbat cum a avut loc această tranziție. Cercetătorii susțin perspectiva conform căreia proteinele au fost primele.
Caetano-Anolles explică faptul că viața depinde de două sisteme interconectate. Codul genetic stochează informația în acizii nucleici (ADN și ARN), în timp ce codul proteic determină modul în care moleculele îndeplinesc funcțiile celulare. Enzimele cunoscute sub numele de aminoacil-ARNt sintetaze sunt responsabile pentru atașarea aminoacizilor corecți la moleculele de ARNt. Acestea mențin precizia în timpul producției de proteine și păstrează integritatea codului genetic.
Cercetătorii sugerează că proteomul poate oferi indicii importante despre etapele timpurii ale dezvoltării codului genetic. Dipeptidele par să fi fost deosebit de importante ca blocuri structurale primordiale. Echipa a analizat 4,3 miliarde de secvențe de dipeptide din 1.561 de proteomuri aparținând celor trei domenii principale ale vieții: Archaea, Bacteria și Eukarya, utilizând aceste date pentru a construi o cronologie evolutivă a dipeptidelor.
Sincronizarea neașteptată
Cercetătorii au demonstrat că sintetazele și ARNt au evoluat împreună pe măsură ce aminoacizii au fost încorporați în codul genetic. Studiul a identificat, de asemenea, o simetrie izbitoare în perechile de dipeptide. Fiecare dipeptidă constă din doi aminoacizi, cum ar fi alanină-leucină (AL), în timp ce omologul său, numit anti-dipeptidă, inversează ordinea: leucină-alanină (LA).
Caetano-Anolles a subliniat că majoritatea perechilor dipeptidă și anti-dipeptidă au apărut foarte aproape unele de altele pe cronologia evolutivă. Acest aspect sugerează faptul că dipeptidele apăreau codificate în catene complementare de genomuri de acid nucleic, probabil ARNt-uri minimaliste care interacționau cu enzime primordiale. Înțelegerea modului în care a evoluat codul genetic poate oferi perspective valoroase despre originile vieții și poate impulsiona progresele în domenii precum biologia sintetică, cercetarea biomedicală și ingineria genetică.
